Все более очевидным становится спрос на готовые решения, а не приобретение набора инструментов, и их адаптацию к требованиям пользователей

А.А. Чернявцев
(«Геостройизыскания»)
В 1986 г. окончил аэрофотогеодезический факультет МИИГАиК по специальности «аэрофотогеодезия». Работал инженером отдела изысканий «ПромНИИпроект», ведущим инженером отдела изысканий предприятия «ПрИз». В настоящее время главный специалист компании «Геостройизыскания».

М.Ю. Караванов (Московское представительство Trimble Navigation)
В 1984 г. окончил геодезический факультет МИИГАиК по специальности «астрономо-геодезия». Работал в МИИГАиК, компаниях Ashtech и ПРИН. В настоящее время инженер по технической поддержке Московского представительства Trimble Navigation.

Рис. 1. Современные приемники GPS, как правило, имеют совмещенную конструкцию (приемник, батарея, антенна и радиомодем в едином корпусе), предназначенную для работы в полевых условиях, характеризуются малым размером и массой, значительным объемом памяти, небольшим потреблением энергии, взаимозаменяемостью (база/ровер), наличием беспроводной технологии Bluetooth и встроенного GSM/GPRS-модема

В настоящее время методы сбора геодезической информации находятся в стадии бурного развития, которую без преувеличения можно назвать научно-технической революцией в отрасли. Появляются не только новые модели традиционных приборов и новые методы, но и новые направления лазерное сканирование с последующим полноценным 3D-моделированием. Современные геодезические технологии базируются на использовании не только геодезических приборов, но и программно-аппаратных комплексов, в которых аппаратная и программная части неотделимы друг от друга.

Возникновению подобных «революционных» ситуаций способствуют требования времени. В нашем случае расширение круга и усложнение решаемых задач, повышение точности, оперативности, а также необходимость представления конечных результатов в электронном виде.
Для решения перечисленных задач новые приборы разрабатываются на основе достижений смежных областей науки и техники. Прежде всего это компьютерные, коммуникационные и лазерные технологии, а также космонавтика.

Рис. 2. Развитие сетей базовых станции приведет к существенному снижению систематических ошибок, увеличению дальности работы с ускоренной инициализацией и повышенной точностью, даст возможность вести съемку силами одного исполнителя, исключит необходимость создания локальной опорной сети, позволит работать пользователям в общей системе координат

Геодезическое приборостроение и технологии развиваются одновременно в нескольких направлениях:
создание и модернизация средств автономного определения координат (спутниковое оборудование) и развитие сетей базовых станций;
разработка и совершенствование универсальных систем для решения широкого круга геодезических задач, в первую очередь электронных тахеометров;
совершенствование средств интеграции геодезических приборов и оборудования (полевые контроллеры);
разработка приборов для решения конкретных прикладных задач;
создание принципиально новых технологий.
Современные приемники GPS, как правило, имеют совмещенную конструкцию (приемник, батарея, антенна и радиомодем в едином корпусе), предназначенную для работы в полевых условиях, характеризуются малым размером и массой, значительным объемом памяти, небольшим потреблением энергии, взаимозаменяемостью (база/ровер), наличием беспроводной технологии Bluetooth и встроенного GSM/GPRS-модема (рис. 1).

Рис. 3. Электронные тахеометры стали оснащаться памятью для хранения результатов измерений, усовершенствована система отсчета углов, широко применяются безотражательные дальномеры. Конструкции приборов стали более компактными и надежными. Созданы моторизованные и роботизированные модели тахеометров

Рис. 4. Интересные решения и необычные подходы заложены в модульной конструкции системы SmartStation (Leica Geosystems), которая объединяет возможности электронного тахеометра и приемника GPS

Появление новых классов приемников спутниковых навигационных систем происходит не так часто, как ранее, но планируемая модернизация американской GPS, а также проектирование европейской Galileo обязательно вызовут необходимость их создания. Запуск первых двух спутников новой навигационной системы намечен на конец 2005 начало 2006 гг. Однако уже сейчас канадская фирма NovAtel сообщает об успешных испытаниях двухсистемного (GPS-Galileo) приемника.
Принята программа модернизации ГЛОНАСС.

Развитие сетей базовых станции приведет к существенному снижению систематических ошибок, увеличению дальности работы с ускоренной инициализацией и повышенной точностью, даст возможность вести съемку силами одного исполнителя, исключит необходимость создания локальной опорной сети, позволит работать пользователям в общей системе координат (рис. 2).

Когда говорят о новых универсальных геодезических системах, прежде всего имеют в виду электронные тахеометры самые популярные геодезические приборы в мире. Электронные тахеометры предназначены для решения широкого круга задач и применяются в различных областях деятельности: от создания и развития государственных геодезических сетей до решения задач прикладной геодезии.

Рис. 5. Интеграция геодезических приборов и оборудования позволяет обеспечить завершенное решение от создания проекта до сдачи материалов, хранить результаты полевых измерений в единой базе данных и обрабатывать в едином формате с использованием общей программной среды для интеграции информации всех сенсоров

За последние годы значительно изменилась конструкция приборов, расширилась их функциональность. Электронные тахеометры стали оснащаться памятью для хранения результатов измерений, усовершенствована система отсчета углов, широко применяются безотражательные дальномеры. Конструкции приборов стали более компактными и надежными. Созданы моторизованные и роботизированные модели тахеометров (рис. 3).

Из-за того, что каждая фирма-производитель подходит к формированию модельного ряда приборов по-своему, трудно провести их классификацию. Существуют разные подходы к решению этой задачи, но наиболее распространенным является тот, при котором приборы условно делят на три группы: рутинные, инженерные, моторизованные, роботизированные.
Первая группа наиболее многочисленная. Для приборов, входящих в нее, характерно наличие необходимого минимума встроенных программ и нерасширенная клавиатура.

Рис. 6. Полевой контроллер обеспечивает связь между приемниками GPS, тахеометрами и цифровыми нивелирами

Приборы, относящиеся ко второй группе, имеют более сложную конструкцию, их электронная часть создается на базе полноценных компьютерных процессоров. Такие тахеометры имеют расширенное программное обеспечение, дают возможность создания и использования собственных программ.

Название третьей группы говорит само за себя. Конструкция приборов этой группы предусматривает использование точных электродвигателей при вертикальном и горизонтальном кругах.

Возможность «самостоятельного» вращения позволяет автоматически выставлять прибор в проектное положение при выносе точек и наводить его на отражатель при съемке. Моторизованные приборы могут быть модернизированы до тахеометра-робота, управление которым осуществляется оператором на расстоянии или же без участия человека с помощью специальной компьютерной программы.

Подобная классификация тахеометров достаточно условна в каждую группу могут входить приборы разной угловой и дальномерной точности. Или в группу инженерных тахеометров может входить прибор, имеющий худшие точностные характеристики, чем прибор, относящийся к группе рутинных. Поэтому предложенное деление следует считать классификацией по функциональным возможностям.

Рис. 7. Лазерный нивелир прибор не для геодезиста. Такие приборы создаются, скорее, для того, чтобы непосредственно строитель мог использовать прибор для работы

В настоящее время в мире существует четыре компании, лидирующие в разработке и производстве данных приборов: Leica Geosystems (Швейцария), Topcon (Япония), Trimble Navigation (США) и Sokkia (Япония). Именно от них будут зависеть направления дальнейшего развития конструкции и расширения функциональных возможностей электронных тахеометров. Например, интересные решения и необычные подходы заложены в модульной конструкции системы SmartStation (Leica Geosystems), которая объединяет возможности электронного тахеометра и приемника GPS (24-канального, двухчастотного) (рис. 4). Приборами управляют с помощью единой клавиатуры, полученные данные сохраняются в общий проект. В системе предусмотрен широкий выбор устройств приема RTK-поправок (радиомодемы, GSM, GPRS и СDMA). Конструкция системы позволяет сократить время подготовки к съемке (определение координат станции и ориентирование) на 80%. Хотя, справедливости ради, необходимо сказать, что идея создания такого прибора не совсем нова. Подобные предложения высказывались еще в конце 90-х годов XX в. специалистами компании Spectra Precision.

Интеграция геодезических приборов и оборудования позволяет обеспечить завершенное решение от создания проекта до сдачи материалов, хранить результаты полевых измерений в единой базе данных и обрабатывать в едином формате с использованием общей программной среды для интеграции информации всех сенсоров (рис. 5). Производители геодезического оборудования стремятся создавать и программные, и аппаратные компоненты таких решений. Наиболее яркий пример работы в этом направлении полевой контроллер. Прибор обеспечивает связь с приемниками GPS, тахеометрами и цифровыми нивелирами. При этом могут использоваться приборы различных производителей (рис. 6).

Рис. 8. Лазерное сканирование относится к принципиально новым технологиям

Полевые контроллеры, как правило, работают под управлением операционной системы Windows CE, обладают мощными процессорами и большим объемом памяти (SDRAM 64 Мб, флэш-память 128 Мб и более), предлагают возможность ее расширения с помощью CF и SD-карт, имеют цветную графику, звук. Обмен данными между контроллером и приборами может осуществляться с помощью проводного соединения, через ИК-порты и по технологии Bluetooth, обеспечивающей быструю передачу данных с высокой помехозащищенностью и имеющей большую дальность действия.
Лазерные нивелиры являются наиболее яркими представителями тех приборов, которые предназначены для решения конкретных прикладных задач. Лазерный нивелир прибор не для геодезиста (рис. 7). Такие приборы создаются, скорее, для того, чтобы непосредственно строитель мог использовать прибор для работы. Отсюда и особая конструкция прибора, отличительными чертами которой являются простота, надежность, неприхотливость и наглядность работы.

Лазерное сканирование относится к принципиально новым технологиям. Суть такой технологии определение пространственных координат множества точек на поверхности объекта или группы объектов с помощью лазерного сканера (рис. 8). Лазерное сканирование открывает новые возможности благодаря ряду исключительных свойств, среди которых следует выделить три основных:
высочайшая степень автоматизации измерений. Использование последних достижений оптико-электронного приборостроения и компьютерных технологий сводит к минимуму участие человека в процессе измерений, тем самым исключаются ошибки оператора, которые могут повлиять на достоверность получаемых результатов;
возможность обмера труднодоступных и полностью недоступных при использовании других методов объектов. Лазерное сканирование позволяет наиболее полно реализовать принцип дистанционного зондирования;
невиданная скорость измерений, а, следовательно, производительность и полнота получаемой информации.

Большинство типов упомянутого оборудования либо является частью программно-аппаратного комплекса, либо представляет собой законченный комплекс. Состав программного обеспечения зависит от конечного результата, к которому стремится исполнитель. Поэтому провести классификацию программного обеспечения, тем более сравнить функциональные возможности, очень сложно. Это тема для отдельного исследования.

Все более очевидным становится спрос на готовые решения, а не приобретение набора инструментов, и их адаптацию к требованиям пользователей.